JP2000117461A - アルミニウムとステンレス鋼とからなるクラッド板の製造方法 - Google Patents

アルミニウムとステンレス鋼とからなるクラッド板の製造方法

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JP2000117461A
JP2000117461A JP10299496A JP29949698A JP2000117461A JP 2000117461 A JP2000117461 A JP 2000117461A JP 10299496 A JP10299496 A JP 10299496A JP 29949698 A JP29949698 A JP 29949698A JP 2000117461 A JP2000117461 A JP 2000117461A
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aluminum
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rolling
heating
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Yoshihisa Yonemitsu
善久 米満
Toshiya Suzuki
利哉 鈴木
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】素材に表面処理等を施すことなく製造コストが
低く、幅方向に均一な高い接合強度を有するアルミニウ
ムとステンレス鋼板からなるクラッド板の製造方法の提
供。 【解決手段】加熱後のアルミニウム板の温度を300〜
500℃に、ステンレス鋼板の温度を250〜450℃
に制御すると共に、加熱後のアルミニウム板の両エッジ
の温度差およびステンレス鋼板の両エッジの温度差がそ
れぞれ30℃未満となるように制御し、総圧下率15〜
40%で圧延する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽量で熱伝導性に
優れたアルミニウ板と耐食性に優れたステンレス鋼板と
を重ね合わせて、温間で圧延接合することによりクラッ
ド板を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】機械的性質、耐食性および熱伝導性等の
諸特性の異なる金属を複合させ、それぞれの長所を兼備
させたクラッド板は、幅広い用途が見出されて各方面で
用いられている。クラッド板の中でも、最も汎用されて
いるのは、アルミニウム板またはアルミニウム合金板と
ステンレス鋼板とを組み合わせたクラッド板である。
【0003】クラッド板の製造方法として、爆発エネル
ギーを利用する爆発圧着法が利用されてきたが、近年で
は比較的容易に低コストで製造可能な圧延接合法が多用
されている。
【0004】アルミニウムまたはアルミニウム合金とス
テンレス鋼とからなるクラッド板の圧延接合法について
も、種々の提案がなされている。
【0005】特開平1−266981号公報には、アル
ミニウム板またはアルミニウム合金板とステンレス鋼板
とを重ね合わせて素材とした後、素材が200〜500
℃となるように所定時間加熱した後、10〜30%の圧
下率で圧延して接合するクラッド板の製造方法が開示さ
れている。
【0006】この製造方法は、ステンレス鋼板の重ね合
わせ面を純アルミニウムで被覆した後、被覆面とアルミ
ニウム板とを重ね合わせて接合することにより、接合界
面の原子の移動を活発にして接合強度を高めることを特
徴としている。この製造方法では、接合強度の高いクラ
ッド板が得られるが、ステンレス鋼板を純アルミニウム
で被覆するという煩雑な素材処理工程が必要となり、安
価にクラッド板を製造することができない。
【0007】また、特開平6−257906号公報に
は、アルミニウム板とステンレス鋼板とを重ね合わせた
後、圧延温度(℃)と総圧下率r(%)について、lo
gr≧(−0.001Ta+0.71)logTs+
(−0.003Ta+3.12)を満たす条件(Taは
アルミニウム圧延温度、Tsはステンレス鋼圧延温度)
で圧延して接合するクラッド板の製造方法が開示されて
いる。
【0008】この方法は、上記条件で圧延接合すること
により接合強度の高いクラッド板を得ることを目的とし
ている。しかしながら、このような製造方法で製造した
クラッド板でも両エッジ部分で接合強度が低くなり、歩
留まりが低下するという問題があった。
【0009】一般に、クラッド板の製造における素材の
加熱は、加熱中の素材表面の酸化を防止するため短時間
で加熱できる誘導加熱方法または素材に直接通電してジ
ュール熱により加熱する方法が採用されている。誘導加
熱は、被加熱材を加熱コイルの中に入れてコイルに交流
電流を流して加熱する方法である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、圧延
接合法において素材に表面処理等を施すことなく低い製
造コストで、幅方向に均一な高い接合強度を有するアル
ミニウムとステンレス鋼とからなるクラッド板の製造方
法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】アルミニウムとステンレ
ス鋼とからなるクラッド板の製造方法に係わる本発明の
要旨は、以下の通りである。
【0012】「アルミニウム板とステンレス鋼板とをそ
れぞれ加熱して、それらを重ね合わせて圧延接合してク
ラッド板を製造する方法であって、アルミニウム板の加
熱温度を300〜500℃の温度範囲内に、およびステ
ンレス鋼板の加熱温度を250〜450℃の温度範囲内
とすると共に、アルミニウム板およびステンレス鋼板の
それぞれの両エッジの温度差が30℃未満となるように
加熱し、総圧下率15〜40%で圧延することを特徴と
するアルミニウムとステンレス鋼からなるクラッド板の
製造方法」 本発明では、アルミニウムとは純アルミニウムおよびア
ルミニウム合金を示すものとする。また、両エッジの温
度差は板の圧延方向と直交する線上での両エッジでの温
度差を意味する。
【0013】本発明者らは、アルミニウムとステンレス
鋼からなるクラッド板の幅方向における接着強度が不均
一になるのを防止するため種々実験、検討した結果、下
記の知見を得て本発明を完成するに至った。
【0014】a)アルミニウム板とステンレス鋼板をそ
れぞれ適切な温度範囲内に加熱して重ね合わせて適切な
圧下率で圧延接合してもクラッド板両エッジ部での接合
強度は低下する。
【0015】b)その原因は、アルミニウム板およびス
テンレス鋼板の加熱時に両エッジに温度差が生じ、板幅
方向で不均一な圧下率で圧延接合がなされていることに
ある。
【0016】c)アルミニウム板およびステンレス鋼板
の加熱時に両エッジの温度差が30℃未満となるように
すれば、エッジ部での接合強度の低下が防止できる。
【0017】圧延接合法でクラッド板を製造する場合に
重要なことは、素材の板同士を正確に重ね併せた状態で
圧延することである。素材の板同士がずれた状態で圧延
すると板が蛇行し、圧延前の加熱炉内の板もその幅方向
での通板位置が変わり、板の両エッジに温度差が生じる
ことになる。特に誘導加熱装置では、例えば前記ずれが
5mmあると、板の両エッジの温度差が40〜50程度
になることもある。
【0018】板の両エッジに温度差がある状態で圧延す
ると、板の両エッジ部でのロールギャップにも差が生じ
て均一な圧延ができなくなり接合強度にばらつきが生じ
る。このときロールギャップを制御し、ギャップを同じ
にすることも考えられる。しかし、本発明者らは、ロー
ルギャプ制御のみではずれを修正したとしても均一な圧
延をすることができないこと、および上記したように板
の両エッジの温度差を30℃未満に制御することがより
効果的に均一な圧延が可能となることを確認した。
【0019】
【発明の実施の形態】1)アルミニウム板、ステンレス
鋼板 素材とするアルミニウムまたはアルミニウム合金は、J
IS H4000で規格されているA1000番台〜A
7000番台等の一般的に使用される純アルミニウムお
よびアルミニウム合金でよい。
【0020】ステンレス鋼は、オーステナイト系ステン
レス鋼、フェライト系ステンレス鋼およびオーステナイ
ト−フェライト系2相ステンレス鋼等一般に使用されて
いるステンレス鋼でよい。
【0021】2)アルミニウム板およびステンレス鋼板
の加熱温度 素材の圧延接合温度は、高い接合強度を得るための重要
な要素であり、圧延温度を決定する各素材の加熱温度を
規定した。その温度範囲を規定した理由は以下の通りで
ある。
【0022】(a)アルミニウム板の加熱温度 アルミニウム板の加熱温度が300℃未満では、圧延に
よる強接合を確保するためには強圧下が必要となるが、
強圧下すると合わせ材のステンレス鋼が加工硬化してし
まい、成形性が低下する。一方、500℃を超えると接
合圧延時に接合界面に金属間化合物が生成し、接着強度
が低下する。また、変形抵抗低下のため張力制御が困難
となり、アルミニウムが破断に至る場合がある。したが
って、アルミニウム板の加熱温度を300〜500℃と
した。
【0023】(b)ステンレス鋼板の加熱温度 ステンレス鋼板の加熱温度が250℃未満では、圧延に
よる接合強度を確保するためには、強圧下が必要となる
が、強圧下すると加工硬化してしまい、成形性が低下す
る。また450℃を超えるとステンレス鋼板の表面に過
度の酸化皮膜が生成し、接着強度が低下する。したがっ
て、ステンレス鋼板の加熱後の温度は250〜450℃
とした。
【0024】これらアルミニウム板およびステンレス鋼
板の加熱手段は、急速加熱が可能な誘導加熱が好まし
い。
【0025】3)アルミニウム板、ステンレス鋼板の各
両エッジの温度差 板の両エッジの温度差が30℃以上になると、片側のエ
ッジ部において接合不良が生じるので、温度差は30℃
未満とした。
【0026】片側が接合不良になるのは、両エッジのう
ちの高温側はよく圧下されるので接合強度は充分得られ
るが、低温側は圧下されにくくなるため、低温側の片側
のみ接合不良になると推察される。
【0027】30℃未満になるように制御するには、加
熱装置の出側で板の板幅方向の温度分布を測定するため
非接触式のサーモビュアー(赤外線画像処理装置)を設
け、それからの情報により両エッジの温度差が無くなる
ようにヒータの位置を板幅方向に移動させて板が加熱装
置の均熱帯を通過するようにする自動修正装置を設ける
のがよい。
【0028】4)総圧下率 総圧下率は15%以上、40%以下とする。総圧下率1
5%未満の圧延ではステンレス鋼板表面の酸化皮膜を破
壊し、新生面を露出させることが十分にできず、満足す
る接合強度が得られない。また、40%を超える強圧下
を加えたステンレス鋼は加工硬化してしまい、成形性が
低下するためである。
【0029】総圧下率(%)とは下記式で表される量で
ある。
【0030】[(TB0Al+TB0St)−(TA0Al+
A0St)]/(TB0Al+TB0St)×100 ここで、 TB0Al:圧延前のアルミニウム板の厚さの合計(mm) TB0St:圧延前のステンレス鋼板の厚さの合計(mm) TA0Al:圧延後のアルミニウムの厚さの合計(mm) TA0St: 圧延後のステンレス鋼の厚さの合計(mm) なお、クラッド板とは1枚以上のアルミニウム板と1枚
以上のステンレス鋼板とが交互に重ね合わせられて積層
された板を意味している。
【0031】例えば、アルミニウム板とステンレス鋼板
を1枚ずつ重ねてクラッド化するものや、ステンレス鋼
板/アルミニウム板/ステンレス鋼板のように重ねてク
ラッド化するものが挙げられる。
【0032】
【実施例】以下、実施例により本発明の効果を具体的に
説明する。
【0033】図1は、本実施例で用いたクラッド板製造
装置を示す概略図である。
【0034】ステンレス鋼帯アンコイラー1およびアル
ミニウム帯アンコイラー2から巻戻されたステンレス鋼
帯5およびアルミニウム帯6は、加熱装置3により所定
温度に加熱され圧延機7の入り側で重ねられて圧延され
クラッド板となりコイラー8で巻取られる。
【0035】加熱装置として誘導加熱装置を用い、ヒー
タの出側で板幅方向の温度分布を測定するためサーモビ
ュアー9を設けた。
【0036】また、誘導加熱装置には、ヒータの位置を
板幅方向に移動させることができる手動移動装置4を設
けた。
【0037】素材として、厚さ1.65mm、幅900
mmのコイル状のアルミニウム帯(A1100)、およ
び厚さ0.61mm、幅900mmのコイル状のフェラ
イト系ステンレス鋼帯(SUS430)を用いた。
【0038】表1に示すように、加熱温度を種々変化さ
せると共に、ヒータを板幅方向に移動させることによ
り、板両エッジの温度差を変化させて圧延接合をおこな
った。
【0039】
【表1】
【0040】得られた19種のクラッド板の接合強度と
成形性を調査するために、下記試験片によりはく離試験
とプレス成形性(深絞り)試験をおこなった。
【0041】 はく離試験片 : JIS K 6854 プレス成形性試験片: 直径320mmのブランク はく離試験は、JIS K 6854に規定の条件に従
って、測定箇所は板の両エッジ5mmずつ100mm部
までとし、測定値の最も低い値を表1に示した。
【0042】プレス成形性試験のプレス条件は以下の通
りである。
【0043】 ポンチ径 :165mm(肩径20mm) ダイス径 :170mm(肩径10mm) 潤滑 :ポリエチレンフィルム 板押さえ力:2.4〜4N/mm2 これらの試験結果を表1に示す。表1中ののプレス成形
性欄の○印は割れ、横しわの発生がなかったもの、×印
は割れ、横しわの生じたものを示す。
【0044】また、総合評価欄の○印は、はく離強度2
0N/mm以上で、プレス成形性試験で割れおよび横し
わの発生がなかったことを示し、また×印は、はく離強
度20N/mm未満および/またはプレス成形性試験で
割れおよび横しわが発生したことを示す。表1から明ら
かなように、アルミニウム板およびステンレス鋼板の各
エッジの温度が30℃未満で圧延接合した場合は、全て
充分な接合強度とプレス成形性を備えている。一方、ア
ルミニウム板およびステンレス鋼板の一方または双方の
エッジ温度差が30℃以上で圧延接合した場合はすべて
総合評価が×となっている。
【0045】
【発明の効果】本発明の方法によれば、簡単な方法によ
り成形性、幅方向に均一接合強度を有するアルミニウム
−ステンレス鋼からなるクラッド板が得られ、クラッド
板の歩留まりおよびプレス成形時の歩留まりも向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するための装置を示す概略図
である。
【符号の簡単な説明】
1 ステンレス鋼帯アンコイラー 2 アルミニウム帯アンコイラー 3 加熱装置 4 移動装置 5 ステンレス鋼帯 6 アルミニウム帯 7 圧延機

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウム板とステンレス鋼板とをそれ
    ぞれ加熱して、それらを重ね合わせて圧延接合してクラ
    ッド板を製造する方法であって、アルミニウム板の加熱
    温度を300〜500℃の温度範囲内に、およびステン
    レス鋼板の加熱温度を250〜450℃の温度範囲内と
    すると共に、アルミニウム板およびステンレス鋼板のそ
    れぞれの両エッジの温度差が30℃未満となるように加
    熱し、総圧下率15〜40%で圧延することを特徴とす
    るアルミニウムとステンレス鋼とからなるクラッド板の
    製造方法。
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